Твердотельный эмиттер ионов калия

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1663 1 А 51)5 Н 01 3 3/О ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ике полвщелоч-К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Препринт ИРЭ АН СССРМ 96, М., 1972, с.4 - 7.Еремин С.М., Кульварская Б.С, Термоионная эмиссия алюмосиликатов щелочных металлов. - Радиотехника и электроника, 1972, т, 16, М 1, с.145.(54) ТВЕРДОТЕЛЬНЫЙ ЭМИТТЕР ИОНОВ КАЛИЯ(57) Изобретение относится к технике получения пучков ионов, а именно ионов щелочных металлов. Цель изобретения повышение ионного тока и удешевление эмиттеров - достигается тем, что эмиттер выполнен из ортоклаза, Природный матеИзобретение относится к технучения пучков ионов, а именно иононых металлов.Целью изобретения является повышение ионов тока и удешевление эмиттеров,Природный минерал ортоклаз, как былоэкспериментально обнаружено; проявляетранее никем не использованные свойства,выражающиеся в том, что он является эффективным источником ионов К,П р и м е р. Применение ортоклаэа изМало-Быстринского лазуритового месторождения.Эмиссионные свойства ортоклаза былиисследованы на стендв, представляк 1 щем риал ортоклаз является эффективным источником ионов К . Использование природного минерала в количестве эмиттера ионов позволяет приготовить значительные по площади источники ионов со сложной эмиссионной поверхностью. а также источники с электростатической поперечной компрессией пучка. Значительно упрощается процесс изготовления эмиттеров, особенно сложной формы. Поток ионов К, полученный при использовании эмиттера, изготовленного из ортоклаза, обладает высокой однородностью по массе (99) и энергетическим разбросом, не превышаюыим 3, а величина плотности тока ионов К сравнима с лучшими результатами, полученными с помощью искусственных эмит- о теров, но при более низких значениях температуры и вытягивающих напряжений. 1 ил,собой магнитоизолированный диод. Нагрев эмиттера до 800 - 1250 С осуществлялся с помощью лазера. Эмиттер необходимых размеров(как правило, таблетка диаметром 8 мм и толщиной 1 - 6 мм) крепится на аноде стенда. На анод подавали импульс положительного напряжения амплитудой до 10 кВ и длительностью несколько миллисекунд. В качестве катода использовали танталовую сетку, регистрация ионного тока осуществлялась цилиндром Фарадея.Эмиссия ионов К+ наблюдалась при температуре эмиттера ТЭ=800 С, при Тэ=1200- 1250 С плотность тока ионов достигала 0,5 А/см при следующих условиях экспери 1663641мента: напряжение диода 10 кВ, анод-катодное расстояние 1,5 мм, длительность импульса 1-2 мс.Для сравнения отметим, что аналогичные плотности тока ионов щелочных металлов при использовании эмиттеров изискусственных алюмосиликатов получалисьлишь при более жестких режимах,Был проведен массовый и энергетический анализ пучка ионов, полученных с применением эмиттера, изготовленного изортоклаза, Исследования показали, что пучок состоит из ионов К и тяжелых примесей, масса. которых в 2 раза и болеепревышает массу К, количество примесей 15не превыШает 1 ф. При необходимости пол+учения пучка ионов К. высокой массовойоднородности эти примеси могут быть легко отсепарированы.Поскольку образцы ортоклаза из различных месторождений сходны по химическому составу (присутствуют лишьнезначительные количества примесей СаО,ВаО, Ге 20 з и др., влияющих на его эмиссионные свойства) и идентичны по всей кристаллической структуре, то не вызываетсомнений, что образцы минерала из другихместорождений будут проявлять такие жеэмиссионные свойства.Результаты исследования эмиттера 30Ю+ионов К из природного минерала ортоклаза ЩА 9 з 083 убедительно показывают .преимущества использования ортоклаза вкачестве источника ионов К, а его простаямеханическая обработка позволяет значи-, 35тельно упростить технологию изготовленияисточников ионов К, снизить энергетиче+ские и материальные затраты, Кроме того,использование природного минерала в качестве эмиттера ионов позволяет приготовить значительные по площади источникиионов со сложной эмиссионной поверхностью, в том числе источники с электростатической поперечной компрессией пучка, чтодовольно сложно выполнить, используя искусственные алюмосиликаты. На чертеже приведены сравнительные зависимости плотности тока для различных алюмосиликатных эмиттеров при одинаковых температурах поверхности эмиттера от величины вытягивающего электрического поля Е = Об/б, где Об - напряжение диода, д - расстоя ние анод-катод.Кривая 1 - ортоклаз при Тэ = 1150 С.Кривая 3 - ортоклаз при Тэ = 1250 С Кривая 2 - искусственный алюмосиликат калия К 20. А 20 з 2 902, Тэ = 1150 СКривая 4 - искусственный цеолит (Йаморденит), Тэ = 1250 С.Кривая 5 - то же, Тэ = 1350 С.Таким образом, приведенные данные говорят о том, что использование ортоклаза в качестве эмиттера ионов позволяет получать ионные токи порядка 1 А/см при меньшей температуре эмиттера и меньшем значении электрического поля, чем при использовании известных алюмосиликатных источников ионов (кривые 1,3),Таким образом, технико-экономические преимущества природного материала ортоклаза при использовании его в качестве эмиттера ионов К заключаются также в том, что значительно упрощается процесс изготовления эмиттеров, особенно сложной формы. Следует также отметить, что поток+ионов К, полученный при использовании эмиттера, изготовленного из ортоклаза, обладает высокой однородностью по массе (99) и энергетическим разбросом, не превышающим Зф , Величина плотности тока ионов К сравнима с лучшими результатами, полученными с помощью искусственных эмиттеров, но при более.низких значениях температуры и вытягивающих напряжений,Формула изобретения Твердотельный эмиттер ионов калия на основе алюмосиликата, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения ионного тока и уменьшения стоимости. он выполнен иэ ортоклаза.1663641 07 б ктор М. Циткин тор чик Тираж 321 Подписноерственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 кий комбинат "Патент", г. Уж ул.Гагарина, 101 изводственно-из Заказ 2268 ВНИИПИ Составитель Г. Жуко ехред М.Моргентал